MétaCan
Menu
← Retour à la cohorte
Enregistrement W3094190624 · doi:10.1101/2020.10.20.347948

Epistatic interactions shape the interplay between beneficial alleles and gain or loss of pathways in the evolution of novel metabolism

2020· preprint· en· W3094190624 sur OpenAlexaff
Eric L. Bruger, Lon M. Chubiz, José Rojas-Echenique, Caleb J Renshaw, Nora Victoria Espericueta, Jeremy A. Draghi, Christopher J. Marx

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2020
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueEvolution and Genetic Dynamics
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesNational Institutes of HealthNational Science Foundation
Mots-clésEpistasisBiologyAlleleGeneticsContext (archaeology)Metabolic pathwayGenePhenotypeFitness landscapeComputational biologyEvolutionary biologyPopulation

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Fitness landscapes are often invoked to interpret the effects of allele substitutions and their interactions; however, evolution also includes larger changes like gene loss and acquisition. Previous work with the methylotrophic bacterium Methylorubrum extorquens AM1 identified strongly beneficial mutations in a strain evolved to utilize a novel, Foreign pathway in place of its native central metabolic pathway for growth on methanol. These mutations were consistently beneficial, regardless of the order in which they arose. Here we extend this analysis to consider loss or acquisition of metabolic pathways by examining strains relying upon either the Native pathway, or both (‘ Dual ’) pathways present. Unlike in the Foreign pathway context in which they evolved, these alleles were often deleterious in these alternative genetic backgrounds, following patterns that were strongly contingent on the specific pathways and other evolved alleles present. Landscapes for these alternative pathway backgrounds altered which genotypes correspond to local fitness peaks and would restrict the set of accessible evolutionary trajectories. These epistatic interactions negatively impact the probability of maintaining multiple degenerate pathways, making it more difficult for these pathways to coevolve. Together, our results highlight the uncertainty of retaining novel functions acquired via horizontal gene transfer (HGT), and that the potential for cells to either adopt novel functions or to maintain degenerate pathways together in a genome is heavily dependent upon the underlying epistatic interactions between them. Author Summary The evolution of physiology in microbes has important impacts ranging from global cycling of elements to the emergence and spread of pathogens and their resistance to antibiotics. While genetic interactions between mutations in evolving lineages of microbes have been investigated, these have not included the acquisition of novel genes on elements like plasmids, and thus how these elements interact with existing alleles. The dynamics of novel gene retention are of interest from both positive (e.g., biotechnology) and negative (e.g., antimicrobial resistance) practical impacts. We find that the patterns of interactions between evolved alleles appear substantially different, and generally much less positive, when moved into novel genetic backgrounds. Additionally, these preexisting alleles were found to have strong impacts on the ability of genotypes to maintain – and in rare cases coevolve with – novel genes and pathways. These results show that even though they evolved separately, the particular alleles in a genetic background, and importantly the physiological impacts they confer, weigh heavily on whether genes for novel metabolic processes are maintained.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,010

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,019
Tête enseignante GPT0,259
Écart entre enseignants0,241 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory)→Même sujetEvolution and Genetic Dynamics→Travaux en français237 207→